Рост и продуктивность картофеля (Solanum tuberosum L.) в условиях светокультуры

Авторы

  • А.М. Варушкина Пермский федеральный исследовательский центр УрО РАН
  • Н.П. Луговская Пермский федеральный исследовательский центр УрО РАН
  • А.Ю. Максимов Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН

DOI:

https://doi.org/10.7242/2658-705X/2019.2.4

Ключевые слова:

картофель, Solanum tuberosum L, фотосинтез, светодиодные облучатели, фоторецепторы, LED-светильники, спектральный состав света

Аннотация

Картофель (Solanum tuberosum L.) является одним из ценнейших сельскохозяйственных растений, что обусловливает высокую заинтересованность в изучении оптимальных условий его культивирования. Продуктивность картофеля в условиях северных широт может быть значительно повышена благодаря использованию дополнительных источников света. Данный обзор посвящен проблеме подбора оптимальных параметров досветки картофеля: интенсивности светового потока, продолжительности светопериода, режимов импульсного и непрерывного освещения и спектрального состава. Рассмотрена роль интенсивности освещения и продолжительности светопериода на рост и развитие проростков картофеля, выявлена проблема подбора оптимального значения данных параметров в связи с сорт- специфической реакцией растений. Обсуждается вопрос о целесообразности применения в светокультуре импульсного и комбинированного режимов освещения с точки зрения повышения продуктивности и экономии электроэнергии. Приведены экспериментальные данные разных авторов о влиянии света разного спектрального состава на рост, развитие растений и синтез фотосинтетических пигментов. Обосновывается выбор освещения с широкими спектральными характеристиками и определенным соотношением интенсивности отдельных спектров. Выявлена возможность использования кратковременного ультрафиолетового облучения проростков картофеля для стимуляции ростовых и биосинтетических процессов, инфракрасного излучения для терморегуляции условий протекания фотосинтеза и других физиологических процессов.

Биографии авторов

  • А.М. Варушкина, Пермский федеральный исследовательский центр УрО РАН
    младший научный сотрудник, Пермский федеральный исследовательский центр УрО РАН (ПФИЦ УрО РАН)
  • Н.П. Луговская, Пермский федеральный исследовательский центр УрО РАН
    кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, ПФИЦ УрО РАН
  • А.Ю. Максимов, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН
    кандидат биологических наук, доцент, старший научный сотрудник, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН - филиал ПФИЦ УрО РАН (ИЭГМ УрО РАН)

Библиографические ссылки

  1. Акулинкина Д.В. Ассоциация светоиндуцируемых стрессовых HliA/HliB белков с фотосистемами клеток цианобактерии Synechocystis PCC 6803: дис…канд. биол. наук: 03.01.04. - М., ИНБИ РАН, 2016. - 134 с.
  2. Ващенко Т.Г., Шакурова С.Х. Биотехнологические приемы оздоровления посадочного материала картофеля // Молодежный вектор развития аграрной науки. Материалы 63-й студ. конф. - Воронеж: ВГАУ, 2012. - С. 189-192.
  3. Головацкая И.Ф. [и др.] Оптимизация условий освещения при культивировании микроклонов Solanum tuberosum L. сорта Луговской in vitro // Вестн. Томского гос. ун-та. Биология. - 2013. - №4 (24). - С. 133-144.
  4. Гранкова Л.И., Савина О.В. Выращивание пробирочных растений картофеля с использованием некогерентного красного света // Научно практические аспекты инновационных технологий возделывания и переработки картофеля. - ФГБОУ ВПО РГАТУ, 2015. - С. 62-66.
  5. Дорофеев В.Ю., Медведева Ю.В., Карначук Р.А. Селективный свет и продуктивность растений картофеля в условиях in vitro и гидропонного культивирования // Актуальные проблемы картофелеводства: фундаментальные и прикладные аспекты. - Томск: ТГУ, 2018. - С. 215-218.
  6. Заец В.Н. [и др.] Молекулярные механизмы устранения растениями повреждений ДНК ультрафиолетом // Цитология и генетика. - 2006. - С. 44.
  7. Кайгородов Р.В., Чудинова Л.А., Москвина Н.В. Спецглавы физических и химических наук: инструментальные методы исследований [Электронный ресурс]: учеб. пособие - Пермь, ПГНИУ, 2016. - 129 с.
  8. Кондратьева М.Г. Обоснование энергосберегающего режима облучения растений // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. - 2014. - №. 4. - С. 41-46.
  9. Коновалова И.О. Определение оптимальных параметров светодиодного освещения листовых овощных культур применительно к витаминной космической оранжерее: дис… канд. биол. наук: 14.03.08; 03.01.06. - Москва, ГНЦ РФ ИМБП РАН, 2016. - 177 с.
  10. Кононенко А.Н. Влияние различных источников света на развитие мини-растений картофеля в условиях светокультуры // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2016. - №. 45. - С. 50-56.
  11. Мартиросян Ю.Ц. [и др.] Фотосинтез и продуктивность растений картофеля в условиях различного спектрального облучения // Сельскохозяйственная биология. - 2013. - №. 1. - С. 107-112.
  12. Мартиросян Ю.Ц. [и др.] Действие светодиодного облучения разного спектрального состава на фотосинтетический аппарат растений картофеля (Solanum tuberosum L.) в культуре in vitro // Сельскохозяйственная биология. - 2016. - № 5. - С. 680-687.
  13. Медведев С.С. Физиология растений. - СПб.: БХВ-Петербург, 2012. - С. 36.
  14. Мякишева Е.В., Соколова Г.Г. Влияние качества света на содержание фотосинтетических пигментов картофеля (Solanum tuberosum L.) в культуре in vitro // Известия АлтГУ. - 2014. - №3. - С. 46-49.
  15. Никиткин В.А. [и др.] Роль селективного света в морфогенезе микроклонов Solanum tuberosum L. сорта Накра in vitro // Биотехнология, биоинформатика и геномика растений и микроорганизмов. - Томск: НИ ТГУ, 2016. - С. 72-75.
  16. Никонович Т.В., Шпак М.Ю., Левый А.В. Влияние спектрального состава света на морфофизиологические реакции растений-регенерантов Solanum tuberosum L. в условиях культуры in vitro //Редакционная коллегия. - 2014. - Т. 18. - С. 183-190.
  17. Полевой В.В. Физиология растений. - М: Высш. шк., 1989.- 464 с.
  18. Протасова Н.Н. Светокультура как способ выявления потенциальной продуктивности растений // Физиология растений. - 1987. - Т. 34. - №. 4. - С. 812-822.
  19. Семененко В.Е. Молекулярно-биологические аспекты эндогенной регуляции фотосинтеза // Физиология растений. - 1978. - Т. 25. - №. 5. - С. 902-921.
  20. Синявская М.Г. [и др.] Экспрессия хлоропластного генома: современные представления и экспериментальные пути изучения // Вавиловский журнал генетики и селекции. - 2015. - Т. 19. -№. 5. - С. 511-528.
  21. Смашевский Н.Д. Экология фотосинтеза // Астраханский вестник экологического образования. - 2014. -№2 (28). - С. 165-180.
  22. Тарчевский И.А. Основы фотосинтеза. - Казань: Изд-во Казан, ун-та, 1971. - С. 130.
  23. Тихомиров А.А., Шарупич В.П., Лисовский Г.М. Светокультура растений: биофизические и биотехнологические основы // Новосибирск.: Изд-во СО РАН. - 2000. - 213 с.
  24. Федорова Ю.Н., Лебедева Н.В. Влияние света разного спектрального состава на рост растений картофеля in vitro // Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. - 2016. - №4. - С. 2-7.
  25. Фелалиев Р.С., Наврузбекова М. Фотореактивация спектральных свойств растений при УФ- ингибировании // Доклады Академии наук Республики Таджикистан. - 2007. - Т. 50. - №. 1. - С. 71-75.
  26. Цыганкова В.А. [и др.] Генетический и эпигенетический контроль роста и развития растений. Гены фотоморфогенеза и регуляция их экспрессии светом // Биополимеры и клетка. - 2004. - Т. 20. - №. 6. - С. 451-471.
  27. Чернавская Н.М., Чернавский Д.С. Периодические явления в фотосинтезе // Успехи физических наук. - 1960. - Т. 72. - №. 11. - С. 627-652.
  28. Чиков В.И. [и др.] Фотосинтез, транспорт ассимилятов и продуктивность у растений картофеля, выращенных при разной освещенности // Сельскохозяйственная биология. - 2012. - №. 1. - С. 72-77.
  29. Шаин С.С. [и др.] Свет и развитие растений. - М.: Изд. сельскохозяйственной литературы, 1963. - 623 с.
  30. Шестаков С.В. Молекулярная генетика фотосинтеза // Соросовский образовательный журнал. - 1998. - №. 9. - С. 22-27.
  31. Шибаева Т.Г., Марковская Е.Ф. Влияние круглосуточного освещения на состояние фотосинтетического аппарата и рост растений огурца Cucumis sativus L. на ранних этапах онтогенеза // Труды Карельского научного центра Российской академии наук. - 2012. - №. 2. - С. 162-166.
  32. Янчевская Т.Г., Ковалева О.А. Стимулирование морфообразовательных процессов в меристемных растениях картофеля (Solanum tuberosum L.) под действием ультрафиолетового облучения В- диапазона // Физиология растений и генетика. - 2015. - T. 47. - № 4. - С. 287-295.
  33. Chehab E.W. [et al.] Arabidopsis touch-induced morphogenesis is jasmonate mediated and protects against pests // Current Biology. - 2012. - Т. 22. - №. 8. - С. 701-706.
  34. Emerson R., Chalmers R., Cederstrand C. Some factors influencing the long-wave limit of photosynthesis // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 1957. - Т. 43. - №. 1. - С. 133.
  35. Ghavidel R.A. [et al.] Effects of plant growth regulators and photoperiod on in vitro microtuberization of potato (Solanum tuberosum L.) //African Journal of Biotechnology. - 2012. - Т. 11. - №. 53. - С. 11585-11590.
  36. Jao R.C., Fang W. Growth of potato plantlets in vitro is different when provided concurrent versus alternating blue and red light photoperiods // HortScience. - 2004. - Т. 39. - №. 2. - С. 380-382.
  37. Kitaya Y. [et al.] Effects of light intensity and lighting direction on the photoautotrophic growth and morphology of potato plantlets in vitro // Scientia Horticulturae. - 1995. - Т. 62. - №. 1-2. - С. 15-24.
  38. Omar G.F. Growth Responses of Potato Plantlets Cultured In Vitro under Different Colors Light-Emitting Diodes (LEDs) // HortScience Journal of Suez Canal University. - 2017. - №. 6. - С. 65-71.
  39. Son K.H., Oh M.M. Leaf shape, growth, and antioxidant phenolic compounds of two lettuce cultivars grown under various combinations of blue and red light-emitting diodes // Hort.Science. - 2013. - Т. 48. -№. 8. - С. 988-995.
  40. Stutte G.W., Yorio N.C., Wheeler R.M. Interacting effects of photoperiod and photosynthetic photon flux on net carbon assimilation and starch accumulation in potato leaves // Journal of the American Society for HortScience. - 1996. - Т. 121. - №. 2. - С. 264-268.
  41. Subbotin E.P. [et al.] Влияние искусственного солнечного света на рост и развитие растений- регенерантов Solanum tuberosum // Turczaninowia. - 2018. - Т. 21. - №. 2. - С. 32-39.
  42. Tennessen D.J., Bula R.J., Sharkey T.D. Efficiency of photosynthesis in continuous and pulsed light emitting diode irradiation // Photosynthesis research. - 1995. - Т. 44. - №. 3. - С. 261-269.
  43. Wheeler R.M., Tibbitts T.W. Growth and tuberization of potato (Solanum tuberosum L.) under continuous light // Plant Physiology. - 1986. - Т. 80. - №. 3. - С. 801-804.

Загрузки

Опубликован

2019-07-04

Выпуск

№ 2 (2019)

Раздел

Исследования: теория и эксперимент

Как цитировать

Варушкина, А., Луговская, Н., & Максимов, А. (2019). Рост и продуктивность картофеля (Solanum tuberosum L.) в условиях светокультуры. Вестник Пермского федерального исследовательского центра, 2, 37-46. https://doi.org/10.7242/2658-705X/2019.2.4